РОЗПОДІЛ АКУСТИЧНОГО ТИСКУ В УЛЬТРАЗВУКОВІЙ СИСТЕМІ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ЕКСТРАКЦІЙНИХ ПРОЦЕСІВ

Автор(и)

  • Костянтин Вікторович Базіло Черкаський державний технологічний університет, Україна http://orcid.org/0000-0002-1571-401X
  • Сергій Олександрович Філімонов Черкаський державний технологічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-1727-3286
  • Надія Вікторівна Філімонова Черкаський державний технологічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-0136-7587

DOI:

https://doi.org/10.24025/2306-4412.3.2022.266123

Ключові слова:

п’єзоелемент, ультразвукова система, процес екстракції, акустичний тиск, моделювання

Анотація

Сьогодні популярнішими стають харчові продукти функціонального призначення, зокрема оздоровчого та профілактичного, з підвищеним вмістом вітамінів, мікроелементів, макроелементів, незамінних амінокислот та біологічно активних речовин. Такі продукти дають людині змогу зберігати своє здоров’я, а також повністю задовольнити фізіологічні потреби в енергії та харчових сполуках, якими користується організм для побудови клітин, органів і тканин. Екстракція – один із найбільш поширених методів, використовуваних у процесі отримання біологічно активних речовин з рослинної або тваринної сировини. Ефективність екстракції може бути збільшена, використовуючи інтенсифікуючі методи впливу, що застосовуються в процесі екстракції, наприклад ультразвук. В роботі розглянуто конструкцію і особливості математичного опису ультразвукових систем для інтенсифікації процесу екстракції, принцип дії якого базується на використанні п’єзоелектричних ультразвукових випромінювачів. Побудовано комп’ютерну модель за допомогою пакета програм COMSOL Multiphysics ультразвукової системи для інтенсифікації процесу екстракції з урахуванням повного набору геометричних, фізико-механічних та електричних параметрів. В результаті визначено частоту, при якій забезпечуються максимальні амплітуди коливань ультразвукової системи для інтенсифікації процесу екстракції, що приводить до реалізації найбільш ефективного резонансного режиму роботи системи. Визначено місця розташування максимального акустичного тиску на об’єкт екстракції в ультразвуковій системі для інтенсифікації процесу екстракції при виготовленні концентрованих напоїв функціонального призначення.

Біографії авторів

Костянтин Вікторович Базіло, Черкаський державний технологічний університет

д.т.н., професор

Сергій Олександрович Філімонов, Черкаський державний технологічний університет

к.т.н., доцент

Надія Вікторівна Філімонова, Черкаський державний технологічний університет

к.т.н.

Посилання

Н. О. Стеценко, Технологія оздоровчих напоїв та фітоконцентратів. Київ, Україна: НУХТ, 2018.

А. І. Українець, та Г. О. Сімахіна, Технологія оздоровчих харчових продуктів. Київ, Україна: НУХТ, 2009.

Про внесення змін до Закону України "Про якість та безпеку харчових продуктів та продовольчої сировини", Відомості Верховної Ради України, № 50, 2005. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2809-15#Text. Дата звернення: Жовт. 22, 2022.

К. В. Базіло, В. М. Заїка, та Ю. Ю. Бондаренко, "Особливості застосування ультразвуку для інтенсифікації біохімічних процесів у фармацевтиці", в Тези VI Міжнар. наук.-техн. конф. Датчики, прилади та системи – 2017. Черкаси – Миколаїв – Херсон – Лазурне, 2017, с. 56-57.

План реалізації Стратегії розвитку Черкаської області на період 2021 – 2023 роки. Черкаси, 2020. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://cutt.ly/PlwO8M9. Дата звернення: Жовт. 22, 2022.

Кабінет Міністрів України (2020, серп. 05). Постанова № 695, Про затвердження Державної стратегії регіонального розвитку на 2021 – 2027 роки. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/695-2020-п#Text. Дата звернення: Жовт. 22, 2022.

Кабінет Міністрів України (2015, Листоп. 11). Постанова № 932, Про затвердження Порядку розроблення регіональних стратегій розвитку і планів заходів з їх реалізації, а також проведення моніторингу та оцінки результативності реалізації зазначених регіональних стратегій і планів заходів. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/932-2015-п#Text. Дата звернення: Жовт. 22, 2022.

K. G. Zinoviadou, C. M. Galanakis, M. Brnčić, et al., "Fruit juice sonication: Implications on food safety and physicochemical and nutritional properties", Food Research International, vol. 77, part 4, pp. 743-752, 2015. doi: 10.1016/j.foodres.2015.05.032.

M. Abid, S. Jabbar, T. Wu, M. M. Hashim, et al., "Effect of ultrasound on different quality parameters of apple juice", Ultrasonics Sonochemistry, vol. 20, iss. 5, pp. 1182-1187, 2013. doi: 10.1016/j.ultsonch.2013.02.010.

Y. Poodi, M. Bimakr, A. Ganjloo, and S. Zarringhalami, "Intensification of bioactive compounds extraction from Feijoa (Feijoa sellowiana Berg.) leaves using ultrasonic waves", Food and Bioproducts Processing, vol. 108, pp. 37-50, 2018. doi: 10.1016/j.fbp.2017.12.004.

Z. Shen, J. Xu, Z. Li, Y. Chen, Y. Cui, and X. Jian. "An improved equivalent circuit simulation of high frequency ultrasound transducer", Front. Mater., 8, 663109, 2021. doi: 10.3389/fmats.2021.663109.

W. Tangsopha, J. Thongsri, and W. Busayaporn, "Simulation of ultrasonic cleaning and ways to improve the efficiency", in 2017 International Electrical Engineering Congress (iEECON), 2017, pp. 1-4. doi: 10.1109/IEECON.2017.8075747.

M. S. Mat-Shayuti, T. M. Y. S. Tuan Ya, M. Z. Abdullah, et al., "Simulations of different power intensity inputs towards pressure, velocity & cavitation in ultrasonic bath reactor", South African Journal of Chemical Engineering, vol. 34, pp. 57-62, 2020. doi: 10.1016/j.sajce.2020.06.002.

L. Wang, L. Zhao, Z. Jiang, et al., "High accuracy Comsol simulation method of bimorph cantilever for piezoelectric vibration energy harvesting", AIP Advances, 9, 095067, pp. 1-9, 2019. doi: 10.1063/1.5119328.

V. Ya. Halchenko, Yu. Yu. Bondarenko, S. A. Filimonov, and N. V. Filimonova, "Determination of influence of geometric parameters of piezoceramic plate on amplitude characteristics of linear piezomotor", no. 1, pp. 17-22, 2019. doi: 10.20998/2074-272X.2019.1.03.

V. Ya. Halchenko, S. A. Filimonov, A. V. Batrachenko, and N. V. Filimonova, "Increase the efficiency of the linear piezoelectric motor", J. Nano-Electron. Phys., 10, no. 4, 04025, 2018. doi: 10.21272/jnep.10(4).04025.

B. Behera, and H. B. Nemade, "Investigating translational motion of a dual frictiondrive surface acoustic wave motor through modeling and finite element simulation", Simulation, 95 (2), pp. 117-125, 2019. doi: 10.1177/0037549718778770.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-10-21

Як цитувати

Базіло, К. В., Філімонов, С. О., & Філімонова, Н. В. (2022). РОЗПОДІЛ АКУСТИЧНОГО ТИСКУ В УЛЬТРАЗВУКОВІЙ СИСТЕМІ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ЕКСТРАКЦІЙНИХ ПРОЦЕСІВ. Вісник Черкаського державного технологічного університету, (3), 5–13. https://doi.org/10.24025/2306-4412.3.2022.266123

Номер

Розділ

Автоматизація та приладобудування

URN